懷孕懷不上?人造卵母細胞成現實, 科學家要用8個轉錄因子幫“造娃”
生活壓力、環境刺激、事故……在全球范圍內,各種因素導致不育率上升,特別是對許多想要孩子的夫婦來說。
但最新的研究可能是他們的新希望。科學家說,識別導致卵母細胞生長的轉錄因子將有助于生殖生物學,并可能幫助婦女解決生育問題。
一項研究帶來了一項重大突破:一個由八種蛋白質組成的核心組可以在實驗室將小鼠多能干細胞轉化成看起來像未成熟卵子的細胞 -- 卵母細胞(卵母細胞)。
研究人員在當地時間 12 月 16 日的 "自然" 雜志上報道說,卵圓形細胞不能減數分裂,染色體總數可以減半,但可以由精子受精,然后分裂,直到達到胚胎發育的八個細胞階段。
這意味著你可以直接從干細胞轉化為卵母細胞。倫敦帝國理工學院的表觀遺傳學科學家 PetraHajkova 說:"我認為這很令人興奮。" 她指出,這項研究將幫助研究人員探索卵母細胞發育的基本生物學。這項研究的合著者、日本九州大學(KyushuUniversity) 的 HamazakiNobuhiko 表示,這項研究可以幫助克隆瀕臨滅絕的動物,或者幫助患有線粒體疾病的婦女在未來擁有健康的孩子。
濱崎說,卵母細胞在人體中是一種罕見的細胞,人們對它們知之甚少,這促使他和他的同事們探索它們是如何發展的。
過去的研究表明并記錄了基因表達變化對早期生殖細胞(原始生殖細胞)向卵母細胞轉化的關鍵影響。在此基礎上,Hamazaki 和他的同事進行了基因表達分析,并確定了 27 種在基因轉化中起作用的候選轉錄因子(ESCs)。
為了測試每種轉錄因子的功能,研究小組使用多能胚胎干細胞(ESCs),逐個敲除或滅活編碼轉錄因子的基因。
制造擊倒 ESC 要比制造擊倒老鼠要容易得多,"Hamazaki 說," 盡管制造 27 種敲除 ESC 仍然是一項艱苦的工作。
我們發現了 8 種對卵母細胞發育至關重要的轉錄因子:NOBOX、figla、TBPL 2、SOHLH 1、STAT 3、DYNLL1、SUB 1 和 LHX 8。該小組隨后培養了另一組胚胎干細胞,并過度表達了產生這些轉錄因子的基因,使其進入卵狀狀態。
人們認為卵母細胞是從生殖細胞發育而來的,但我們可以用非生殖細胞產生卵母細胞,"他解釋道。" 一開始,我很驚訝我無法相信我的結果,所以我一遍又一遍地重復這個實驗,當我得到同樣的結果時,我終于被說服了。
在進一步的實驗中,卵形細胞沒有繼續分裂成帶有半條染色體的子細胞,這將使它們能夠繁殖。但研究人員寫道,當研究小組將野生型小鼠精子引入培養液時,卵母細胞在失去活力之前確實分裂成 8 個細胞,可能是因為它們有太多的染色體。
加州大學戴維斯分校(University OF California,Davis) 的細胞生物學家理查德·舒爾茨(Richard Schultz) 沒有參與這項研究,他說,對一組核心轉錄因子的識別工作令人印象深刻,這些核心轉錄因子可以將胚胎干細胞置于一個看起來像卵母細胞的狀態。
但卵圓細胞不經歷減數分裂,因此不起作用,也就是說,這一階段以后的進一步發育將受到影響。"這是向前邁出的一大步,但只有 95% 的成功。我們尚未獲得 100% 的結果" 以了解進一步成熟生殖系卵細胞為卵母細胞和隨后將一半染色體轉化為活卵的必要因素。
雖然還沒有發現減數分裂途徑,但這項工作 "使我們能夠產生大量的卵母細胞"。我們相信這項技術可以加速卵母細胞的基礎生物學研究,而卵母細胞仍然是最神秘的細胞類型之一。
卵母細胞是非常獨特的,因為它們有能力產生 200 多個高分化的細胞來創造一個個體,而這種能力的關鍵是在細胞的液態細胞質中填充復雜的物質混合物。
卵母細胞及其細胞質是如此不尋常,因此有可能通過用體細胞核取代含有 DNA 的卵母細胞核來 "創造" 一個新生命。
他解釋說,這項工作可以改善動物的克隆,因為研究小組的技術產生了大量的卵母細胞。誘導的卵母細胞血漿沒有任何異常,因此也可以用于線粒體疾病婦女的生殖技術。
孩子們從母親那里繼承疾病,但在使用從去核化干細胞中提取的卵母細胞后,它可能有健康的線粒體,作為感染母親的卵母細胞的核載體。他指出,這可能是解決問題的另一種選擇。這是一個長期的愿景,但它顯示了這些卵母細胞如何發揮有用的作用。
目前,世界各地的科學家在治療不孕不育方面取得了很大進展:除了人工卵母細胞外,除了人工精子外,哺乳動物的孤雌生殖 / 單獨繁殖等也已變得遙不可及。